DE1205716B

DE1205716B - Photoelectric device for aligning the target line of a sighting device

Info

Publication number: DE1205716B
Application number: DEA28724A
Authority: DE
Inventors: Georg Wehling
Original assignee: Continental Elektronidustrie AG
Current assignee: Continental Elektronidustrie AG
Priority date: 1958-01-21
Filing date: 1958-01-21
Publication date: 1965-11-25
Also published as: CH363494A

Description

Lichtelektrische Einrichtung zur Ausrichtung der Ziellinie einer Visiervorrichtung Die Erfindung befaßt sich mit einer lichtelektrischen Einrichtung zur objektiven Ausrichtung der Ziellinie einer Visiervorrichtung auf ein leuchtendes Objekt, bei der ein Bild des Objektes mittels eines mit einer Bildtrennungskante versehenen bildaufteilenden Elementes in zwei Teilbilder zerlegt wird, deren Lichtströme auf fotoelektrischem Wege nach einem integrierenden Meßverfahren miteinander verglichen werden, indem die Teillichtbündel nach der Bildteilung symmetrisch zu einer die Bildtrennungskante enthaltenden Ebene geführt und nach Durchgang durch eine Lichtstromschalteinrichtung, die die Querschnitte der beiden Teillichtbündel an einer Stelle, an der die Bildstruktur in ihnen noch erkennbar ist, periodisch abwechselnd und zeitlich nacheinander auf der der Symmetrieebene zugekehrten Seite beginnend abdeckt und auf der gegenüberliegenden Seite beginnend freigibt, einem einzigen lichtelektrischen Wandler zugeführt werden.Photoelectric device for aligning the line of sight of a sighting device The invention relates to a photoelectric device for objective Alignment of the line of sight of a sighting device on a luminous object an image of the object by means of one provided with an image separating edge image-dividing element is broken down into two partial images, the luminous flux of which on photoelectric way compared with each other according to an integrating measurement method by the partial light bundle after the image division symmetrically to a die Image separating edge containing level guided and after passing through a luminous flux switching device, the cross-sections of the two partial light bundles at a point where the image structure is still recognizable in them, alternating periodically and successively in time starting on the side facing the plane of symmetry and on the opposite side Starting side releases, be fed to a single photoelectric converter.

Einrichtungen dieser Ausbildung sind an sich bekannt. Sie dienen vornehmlich zur Ausrichtung der Ziellinie von Fernrohren geodätischer Winkelmeßinstrumente auf ein selbstleuchtendes oder beleuchtetes Objekt, wobei eine von subjektiven Einflüssen menschlicher Beobachter freie Pointierung erzielbar ist, indem die Ausrichtung an Hand eines elektrischen Meßinstrumens kontrolliert werden kann. Facilities of this training are known per se. You serve primarily for aligning the target line of telescopes of geodetic angle measuring instruments on a self-luminous or illuminated object, being one of subjective influences human observer free pointing is achievable by adjusting the alignment Hand of an electrical measuring instrument can be controlled.

Die in solchen Anordnungen verwandten integrierenden Lichtstromvergleichseinrichtungen erlauben die Umwandlung der miteinander zu vergleichenden Lichtströme in elektrische Spannungen, deren Gleichheit anzeigt, daß das abgebildete Objekt symmetrisch auf die beiden Bildfeldebenen verteilt ist, wodurch die exakte Ausrichtung der Fernrohrziellinie gegeben ist. Die den Lichtströmen entsprechenden elektrischen Spannungen werden im allgemeinen phasenempfindlich gleichgerichtet, so daß der zeitliche Mittelwert der gleichgerichteten Spannung als Maß für die Lichtstromdifferenz benutzbar ist. The integrating luminous flux comparators used in such arrangements allow the conversion of the luminous fluxes to be compared into electrical ones Tensions whose equality indicates that the object depicted is symmetrical the two image field planes is distributed, whereby the exact alignment of the telescope target line given is. The electrical voltages corresponding to the luminous fluxes are generally phase-sensitive rectified, so that the mean value over time the rectified voltage can be used as a measure of the luminous flux difference.

Das Auflösungsvermögen solcher Einrichtungen ist durch das am lichtelektrischen Wandler erzielbare Rausch-Signal-Verhältnis begrenzt, wobei das »Rauschen« durch in das Bildfeld mit eintretendes Fremdlicht gegeben ist. The resolving power of such devices is due to that of the photoelectric Converter achievable noise-signal ratio limited, whereby the "noise" through is given in the image field with entering extraneous light.

Es wurde nun gefunden, daß das Rausch-Signal-Verhältnis in Einrichtungen dieser Art durch Anwendung relativ einfacher Mittel verbessert werden kann. Betrachtet man nämlich die elektrische Signalerzeugung am lichtelektrischen Wandler, so zeigt sich, daß die vorgesehene Lichtstromschaltvorrichtung im Ablauf ihres Wirkungszyklus - nämlich Verdeckung des einen und anschließende Freigabe des anderen Lichtstroms - zunächst diejenigen Bildteile eines jeden Lichtbündels verdeckt bzw. zu verdecken beginnt, die das eigentliche Nutzlicht enthalten, und erst danach die Bildteile, die zum Störlicht erheblich beitragen. Ahnlich liegen die Verhältnisse bei der Freigabe der Lichtdurchtrittsöffnungen der Lichtströme. Zunächst werden die Bildteile freigegeben, die das Störlicht enthalten und darauffolgend jene, die zum Nutzlicht beitragen. Die Nutzlicht enthaltenden Teile der Lichtdurchtrittsöffnungen entsprechen dabei der Mitte des fotometrierten Bildfeldes in der Umgebung der Trennkante des bildaufteilenden Elements. Das mit einer solchen Schaltcharakteristik der Lichstromschaltvorrichtung erzielte Rausch-Signal-Verhältnis kann - je nach Art des speziellen Verlaufs der Schaltcharakteristik - sehr ungünstig sein, da die Fremdlichtanteile länger auf den Wandler einwirken als die eigentlichen Nutzlichtanteile. It has now been found that the noise-to-signal ratio in devices of this kind can be improved by using relatively simple means. Considered namely, the electrical signal generation at the photoelectric converter is shown that the intended luminous flux switching device in the course of its operating cycle - namely concealment of one and subsequent release of the other Luminous flux - First of all, those parts of the image of each light beam must be covered or covered begins, which contain the actual useful light, and only then does the image parts, which contribute significantly to the stray light. The situation is similar with the release the light passage openings of the light fluxes. First, the image parts are released, that contain the stray light and then those that contribute to the useful light. The parts of the light passage openings containing useful light correspond to this the center of the photometric field in the vicinity of the separating edge of the image dividing Elements. That with such a switching characteristic of the luminous flux switching device Achieved noise-signal ratio can - depending on the nature of the special course of the Switching characteristics - be very unfavorable, as the extraneous light components last longer the converter act as the actual useful light components.

Zur Beseitigung dieses Mangels wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, in Einrichtungen der eingangs erwähnten Art Mittel vorzusehen, die jedes der beiden Teillichtbündel in sich quer zur Bildtrennungskante seitenvertauscht der Lichtstromschaltvorrichtung zuführen. To eliminate this deficiency, it is proposed according to the invention, to provide means in facilities of the type mentioned, each of the two Partial light bundle in itself transversely to the image separating edge laterally reversed of the luminous flux switching device respectively.

Auf diese Weise sind die obenerwähnten Umstände vermieden, und es ist sichergestellt, daß die das Nutzlicht enthaltenden Bildteile sofort bei beginnender Freigabe des jeweiligen Teilbildes mit ihren Lichtströmen auf den lichtelektrischen Wandler einwirken. In this way the circumstances mentioned above are avoided and it it is ensured that the image parts containing the useful light immediately begin Release of the respective partial image with its luminous flux on the act photoelectric converter.

Es ist zwar die Verwendung eines strahlenteilenden und gleichzeitig bildseitenvertauschenden Hüfner-Rhombus bereits zur Führung zweier miteinander zu vergleichender Lichtbündel bei einem Kolorimeter und zur Erzeugung und Lichtbündelführung zweier zu vergleichender Teilspektren bei einer fotometrischen Einrichtung für Spektroskopie bekannt, jedoch ist in diesem Fall die Bildseitenvertauschung für die Funktion dieser Einrichtungen belanglos und nicht absichtlich angestrebt. Die Figuren dienen zur Erläuterung,der Erfindung. Although it is the use of a beam splitting and at the same time Side-swapping Hüfner rhombus already to guide two together comparative light bundle with a colorimeter and for generating and guiding light bundles two partial spectra to be compared in a photometric device for spectroscopy known, but in this case the image side swap is necessary for the function of this Facilities inconsequential and not intentionally aimed at. The figures are used for Explanation of the invention.

In F i g. l bezeichnet 1 die Ziellinie des Fernrohrs eines geodätischen Winkelmeßinstruments. Mit 2 ist das Objektiv des Fernrohrs bezeichnet, 3 kennzeichnet die Fernrohrbildebene, 4 einen hinter der Bildebene angeordneten teildurchlässigen Spiegel, z. B. einen Interferenzspiegel, über den mittels des Okulars 5 das in der Ebene 3 gelegene Zielbild beobachtbar ist. Der Spiegel 4 ist unter 450 geneigt gegen die optische Achse des Fernrohrs angeordnet. In Fig. l denotes 1 the line of sight of the telescope of a geodetic Angle measuring instrument. The objective of the telescope is designated by 2, and 3 is identified the telescope image plane, 4 a partially transparent one arranged behind the image plane Mirror, e.g. B. an interference mirror, via the means of the eyepiece 5 in the Level 3 located target image is observable. The mirror 4 is inclined at 450 against arranged the optical axis of the telescope.

Mittels des optischen abbildenden Systems 6 wird das in der Ebene3 gelegene Zielbild in der Bildebene 7 abgebildet. In der Ebene 7 ist eine Gesichtsfeldblende z. B. mit kreisförmiger Öffnung angeordnet.By means of the optical imaging system 6, this is done in plane 3 The target image located in the image plane 7 is shown. In level 7 there is a field diaphragm z. B. arranged with a circular opening.

Mit 8 ist ein Prisma bezeichnet, das zur Bildaufteilung des in der Ebene 7 gelegenen Bildfeldes in zwei Teilbilder dient. Das Prisma weist eine senkrecht zur Zeichenebene gelegene Prismenkante9 auf, die als Bildtrennungskante 9' dient. Die über die Prismenflächen 10 und 11 das Prisma durchsetzenden Lichtbündel treten über die Prismenflächen 12 und 13 aus dem Prisma wieder aus. Hinter dem Prisma ist eine Lichtstromschaltvorrichtung in Form einer Drehblende 16, die motorisch angetrieben ist und um die Achse 17 gedreht wird, gelagert. Die Drehblende besteht aus einem langgestreckten prismatischen Körper mit dem in der Zeichnung dargestellten Querschnitt. 8 with a prism is designated, which is used to split the image in the Level 7 is used for the image field in two partial images. The prism has a perpendicular to the plane of the drawing located prism edge 9, which serves as an image separating edge 9 '. The light bundles penetrating the prism via the prism surfaces 10 and 11 occur via the prism surfaces 12 and 13 from the prism again. Behind the prism is a luminous flux switching device in the form of a rotary shutter 16, which is driven by a motor is and is rotated about the axis 17, stored. The rotating bezel consists of one elongated prismatic body with the cross section shown in the drawing.

Die Flächen 18 und 19 der Drehblende 16 dienen zur wechselweisen Abdeckung der beiden Lichtströme 14 und 15. Hinter der Schaltvorrichtung ist ein Sammelprisma 23 angeordnet, das jeweils einen der beiden Lichtströme auf die gleiche Stelle der Fotokathode des hinter dem Prisma 23 angeordneten lichtelektrischen Wandlers 24 lenkt. Mittels des z. B. als Fotozelle ausgebildeten Wandlers 24 werden die beiden Lichtströme in lichtstromproportionale elektrische Spannungen umgewandelt, die der Vergleichsvorrichtung 25 zugeführt sind. Die Vergleichsvorrichtung 25 enthält ein elektrisches Meßinstrument 26, das die Lichtstromdifferenz bzw. die Gleichheit beider Lichtströme im zeitlichen Mittel anzeigt.The surfaces 18 and 19 of the rotating screen 16 are used for alternating cover of the two luminous fluxes 14 and 15. Behind the switching device is a collecting prism 23 arranged, each one of the two luminous fluxes on the same point of Photocathode of the photoelectric converter 24 arranged behind the prism 23 directs. By means of the z. B. designed as a photocell converter 24 are the two Luminous fluxes converted into electrical voltages proportional to the luminous flux, which the Comparison device 25 are supplied. The comparison device 25 includes a electrical measuring instrument 26, which the luminous flux difference or the equality of both Indicates luminous flux as averaged over time.

In F i g. 2 ist das in der Ebene 7 gelegene Bildfeld dargestellt. 9' deutet die Lage der Bildtrennungskante des bildaufteilenden Elements 8 in diesem Gesichtsfeld an. Es zerlegt dieses Gesichtsfeld in die beiden Bildhälften 20 und 21. Mit 22 ist das in diesem Gesichtsfeld gelegene Objekt angedeutet, auf das die Ziellinie des Fernrohrs auszurichten ist. In Fig. 2 the image field located in plane 7 is shown. 9 'indicates the position of the image separation edge of the image dividing element 8 in this Field of view. It divides this field of view into the two image halves 20 and 21. The object located in this field of view is indicated at 22 to which the Line of sight of the telescope is to be aligned.

Die F i g. 3 zeigt das in der Ebene 7 gelegene Gesichtsfeld im zerlegten Zustand. In äIteren Anordnungen ist dem Teilbild 20 der Lichtstrom 14 und dem Teilbild 21 der Lichtstrom 15 zugeordnet. The F i g. 3 shows the field of view located in plane 7 in disassembled form State. In older arrangements, the partial image 20 is the luminous flux 14 and the partial image 21 assigned to the luminous flux 15.

Bei den bekannten Anordnungen wird bei Drehung der Schaltvorrichtung 16 in Richtung des Pfeils der Fig. 1 zunächst - ausgehend von einem Schaltzustand, bei dem das Gesichtsfeldteil 20 mit dem von ihm ausgehenden Lichtstrom auf den Wandler 21 einwirkt - das Teilbild 20 in Richtung des Pfeils I abgedeckt. Danach wird der Lichtstrom des Teilbilds 21 durch die Blende 16 in Richtung des Pfeils II freigegeben, worauf eine Abdeckung dieses Teilbilds in Richtung des Pfeils III erfolgt. Nach erfolgter Abdeckung des Teilbilds 21 wird das Teilbild 20 in Richtung des Pfeils IV freigegeben. Diese Wirkungsweise besteht unter der Voraussetzung, daß die beiden Teilbilder 20 und 21 mit den Lichtströmen 14 und 15 identifiziert werden können. In the known arrangements, when the switching device is rotated 16 initially in the direction of the arrow in FIG. 1 - starting from a switching state, in which the visual field part 20 with that of outgoing luminous flux on the converter 21 acts - the partial image 20 is covered in the direction of arrow I. After that, the Luminous flux of the partial image 21 released through the diaphragm 16 in the direction of the arrow II, whereupon this partial image is covered in the direction of arrow III. To Once the partial image 21 has been covered, the partial image 20 becomes in the direction of the arrow IV released. This mode of operation is provided that the two Partial images 20 and 21 with the luminous fluxes 14 and 15 can be identified.

Bei der Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist die Anordnung jedoch derart getroffen, daß durch die spezielle Wahl des bild aufteilenden Elements 8 in an sich bekannter Weise eine Vertauschung der beiden Teilbilder in der in der F i g. 4 dargestellten Weise erfolgt. Das Teilbild 21 tritt demzufolge seitenvertauscht an die Stelle des Teilbilds 20, und das Teilbild 21 tauscht mit dem Teilbild 20. Bei gleichbleibender Wirkungsweise der lichtelektrischen Schaltvorrichtung 16 werden nunmehr zunächst Bildteile des Teilbilds 21 abgedeckt, die kein Nutzlicht enthalten. Ebenso wird nach erfolgter Abdeckung dieses Teilbilds der Lichtstrom des Teilbilds 20 von der Bildtrennungskante in Richtung des Pfeils II freigegeben, wodurch nunmehr sofort die Bildteile, die Nutzlicht enthalten, über ihren zugehörigen Lichtstrom auf den Wandler 24 einwirken. Im übrigen verläuft der Vorgang analog, wie an Hand der F i g. 3 erläutert. In the device according to the present invention, the arrangement is but made in such a way that by the special choice of the image-dividing element 8, in a manner known per se, an interchange of the two partial images in the in FIG F i g. 4 takes place. The partial image 21 is consequently reversed in place of the partial image 20, and the partial image 21 exchanges with the partial image 20. If the mode of operation of the photoelectric switching device 16 remains the same now initially covered parts of the image of the partial image 21 that contain no useful light. After this partial image has been covered, the luminous flux of the partial image also becomes 20 released from the image separation edge in the direction of arrow II, whereby now immediately the parts of the image that contain useful light via their associated luminous flux act on the converter 24. Otherwise, the process is analogous to how it was done by hand the F i g. 3 explained.

Claims

Claims: 1. Photoelectric device for objective alignment the line of sight of a sighting device on a luminous object, at which an image dividing the lens by means of an image provided with an image separating edge Elements is broken down into two partial images, the luminous flux of which is based on photo-electrical Ways are compared with one another according to an integrating measurement method by the partial light bundles after the image division symmetrically to the image separating edge containing level and after passing through a luminous flux switching device, the cross-sections of the two partial light bundles at a point where the image structure is still recognizable in them, alternating periodically and successively in time starting on the side facing the plane of symmetry and on the opposite side Starting side releases, fed to a single photoelectric converter, characterized in that each of the two partial light bundles (20, 21) is transverse in itself to the image separation edge (9) reversed the luminous flux switching device (16) is fed.

2. Photoelectric device according to claim 1, characterized in that that a prismatic body (8) is used as the image-dividing element, One prism edge (9) of which serves as an image separating edge (9 ') and its neighboring edge Surfaces (10, 11) are inclined to each other at such an angle that cross the partial light bundles behind the separating edge.

3. Photoelectric device according to claim 2, characterized in that that the prismatic body (8) is designed so that the Radiation exit surfaces (12, 13) of the body the beam entry surfaces (10, 11) of each partial light bundle run parallel so that the partial light bundle after leaving the image dividing Elements run parallel.

Documents considered: German Patent No. 655 127; German interpretation document F140891X / 42h (published on March 29, 1956); Askania pamphlet 1815 a.